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Regenerative Energieträger und -speicher

Arbeitsgruppe 3.55

Profil

Die Arbeitsgruppe 3.55 beschäftigt sich vor dem Hintergrund des Explosionsschutzes mit Wasserstofftechnologien und elektrochemischen Energiespeichern.  Im Bereich Wasserstoff begleitet sie die zu erwartende Hochskalierung der Infrastruktur und Nutzung von sicherheitstechnischer Seite und untersucht spezielle Phänomene wie die Zündung von Wasserstoff/Luft-Gemischen durch heiße Freistrahlen. Elektrochemische Speicher (derzeit im Wesentlichen Lithium-Ionen-Batterien) sind ein elementarer Bestandteil der Elektromobilität und sollen zukünftig auch verstärkt als stationäre Energiespeicher eingesetzt werden. Sie sind sehr leistungsfähig, stellen im Fehlerfall jedoch eine erhebliche Gefährdung dar. Ziel der Aktivitäten der Arbeitsgruppe ist der sichere Einsatz von Wasserstoff und Lithium-Ionen-Speichern in der großskaligen Anwendung.

Die AG 3.55 ist vernetzt über das Opens external link in new windowEnergie-Forschungszentrum Niedersachsen (EFZN), mit der Opens external link in new windowTechnischen Universität Braunschweig und der Opens external link in new windowLeibniz Universität Hannover.

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Forschung/Entwicklung

Regenerative Energieträger

Experimentelle Untersuchung von Zündprozessen durch optische Methoden

Aufgrund seiner Zündwilligkeit und der hohen Flammengeschwindigkeit birgt Wasserstoff ein erhebliches Gefährdungspotenzial. Die AG 3.55 untersucht die Zündung von Wasserstoff/Luft-Gemischen experimentell mit dem Ziel, die Einzelprozesse detailliert zu beschreiben.

 

Zündquellen

  • Elektrische Entladungen
  • Heiße Freistrahlen

 

Experimentelle Methoden

  • Schlieren-Verfahren: Sichtbarmachung von Änderungen des Brechungsindex (Temperatur und Druck)
  • Hintergrundorientiertes Schlieren-Verfahren: Die Änderung des Brechungsindex führt zur Verzerrung eines strukturierten Hintergrundmusters. Diese Verschiebungen können zurückgerechnet werden, so dass die Gasdichte ortsaufgelöst bestimmt wird.
  • Laserinduzierte Fluoreszenz: Selektive Anregung von Gasmolekülen durch UV-Laserstrahlung in einem Lichtschnitt. Das Fluoreszenzlicht wird detektiert und liefert die 2D-Verteilung der Konzentration. 

    • OH-LIF: Reaktionszonen
    • NO-LIF oder Tracer-LIF (z. B. mit Aceton): Mischung

  • Rayleigh-Streuung: Streuung von Laserlicht an Gasmolekülen in Abhängigkeit der Gasdichte und damit der Temperatur.

 

Innovationslabor „Nachhaltige Wasserstoff-Verbrennungskonzepte (WaVe)”

In einem vom Land Niedersachsen geförderten Opens external link in new windowVerbundprojekt wird an schadstoffarmen und effizienten Wasserstoffmotoren geforscht. Bei größeren Nutz-Fahrzeugen kann hier eine saubere Wasserstoffnutzung ohne die stoßempfindlichen und teuren Brennstoffzellen ermöglicht werden. Die AG 3.55 untersucht hier die Zündung der mageren Wasserstoff/Luft-Gemische durch heiße Freistrahlen (sog. Vorkammerzündung) mit experimentellen Methoden.

Elektrochemische Speicher

Elektrisch-thermische Beurteilung von elektrochemischen Speichern 

Leistungsfähige und sichere Batterien sind entscheidend für die E-Mobilität und die Integration regenerativer Energien in das Stromnetz. Die AG 3.55 untersucht die weitverbreiteten Lithium-Ionen-Batterien mit dem Ziel, unsichere Betriebspunkte zu identifizieren, im Betrieb rechtzeitig zu erkennen und die Folgen beim Durchgehen von Batterien zu charakterisieren und einzudämmen.

 

Forschungsthemen

  • Charakterisierung von Li-Ionen Batterie-Modulen für Second-Life-Anwendungen
  • Einfluss der Temperaturverteilung auf die Lebensdauer automobiler Batteriezellen im Gesamtfahrzeugkontext
  • BaSS - BatterieSicherheitsStandardisierung
  • Lithium-Ionen-Akkumulatoren in druckfest gekapselten Gehäusen

 

Experimentelle Methoden

  • Kalorimeter zur Bestimmung der freigesetzten Wärmemenge
  • Strom- und Spannungsmessung
  • Messung des Innenwiderstandes
  • Elektrochemische Impedanzspektroskopie
  • Klimaschränke
  • Zell- und Modultester zur Zyklisierung
  • Druckfeste Gefäße für zerstörende Prüfungen

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